Jak zbudować 7-calowego drona FPV: Kompletny przewodnik montażu

Wstęp

Budowa 7-calowego drona FPV z poszczególnych komponentów jest osiągalna dla każdego, kto chce postępować zgodnie z metodycznym procesem montażu. 7-calowy quad oferuje praktyczną równowagę między czasem lotu a łatwością sterowania w porównaniu do mniejszych modeli 5-calowych i może przenosić kamerę podczas długich lotów. Ten przewodnik przeprowadzi Cię przez kompletny montaż, od przygotowania ramy po końcowe sprawdzenie instalacji elektrycznej, omawiając wszystkie komponenty i techniki lutowania, których będziesz potrzebować, aby odnieść sukces.

Zrozumienie budowy drona

Każdy dron FPV składa się z kilku podstawowych systemów współpracujących ze sobą. Rama utrzymuje całą elektronikę i jest zazwyczaj wykonana z włókna węglowego, które jest lekkie, niezawodne i niedrogie. Do hobbystycznego latania i ćwiczeń budżetowa kopia ramy sprawdza się wystarczająco dobrze; ramy klasy premium przynoszą korzyści głównie pilotom wyścigowym lub profesjonalnym pilotom freestyle, redukując wibracje i poprawiając czucie sterowania.

Kontroler lotu (FC) to mózg drona, który oblicza pozycję i wysyła polecenia do elektronicznych regulatorów prędkości (ESC), aby wprawić silniki w ruch. Większość nowoczesnych kontrolerów lotu jest dostarczana w zestawie z ESC jako jeden stos, co upraszcza budowę. Silniki zamieniają energię elektryczną na ciąg mechaniczny, podczas gdy nadajnik wideo (VTX) przesyła obraz z kamery do Twoich gogli. Odbiornik obsługuje sygnały sterujące z Twojej aparatury, a kamera zapewnia podgląd wideo FPV.

Zrozumienie, jak te systemy się łączą, pomaga w rozwiązywaniu problemów i dokonywaniu świadomych wyborów komponentów podczas montażu.

Wybór komponentów

Rama: GepRC Mark 4

Rama stanowi fundament konstrukcyjny. Tania kopia GepRC Mark 4 oferuje dobry balans między ceną a jakością wykonania w przypadku latania hobbystycznego. Sprawdź, czy wybrana rama posiada standardowe otwory montażowe kompatybilne z Twoim stosem kontrolera lotu i czy pasuje do wzoru montażowego Twojej kamery (zazwyczaj otwory 19x19 mm).

Kontroler lotu i ESC: SoloGood F405

SoloGood F405 łączy kontroler lotu ze zintegrowanym ESC 55A. Kluczowe specyfikacje do sprawdzenia: standardowe otwory montażowe dla Twojej ramy, zakres napięcia akumulatora (ten stos obsługuje od 3S do 6S) oraz maksymalny prąd na silnik. Przy ESC 55A całkowita moc wyjściowa akumulatora nie powinna przekraczać 220A. Akumulator Li-Ion ograniczony do 80A będzie bezpiecznie współpracował z tym stosem.

Silniki

Budżetowe silniki działają zaskakująco dobrze, mimo że kosztują od trzech do czterech razy mniej niż marki premium, takie jak Black Hornet, Mamba Toka czy XING. Połącz je z wysokiej jakości śmigłami, takimi jak HQProps 7040, aby zmaksymalizować wydajność i osiągi w locie.

Kamera: Caddex Ratel 2

W przypadku analogowych systemów FPV, Caddex Ratel 2 zapewnia lepszą jakość obrazu niż wielu konkurentów. Runcam Phoenix SE to bliska alternatywa warta porównania. Upewnij się, że wybrana kamera posiada otwory montażowe 19x19 mm, aby pasowała do ramy Mark 4 bez konieczności stosowania adapterów.

Nadajnik wideo: Rush Tank Max Solo

Wysokiej jakości VTX ma kluczowe znaczenie dla lotów dalekiego zasięgu. Rush Tank Max Solo zapewnia 2,5 W mocy, co jest niezbędne do utrzymania sygnału na dużej odległości. Zawiera wewnętrzne chłodzenie do letnich lotów oraz wygodne pudełko do przechowywania małych śrubek. Sprawdź, czy Twój VTX obsługuje napięcie akumulatora, którego używasz w swojej konfiguracji.

Antena: Rush Cherry

Antena Rush Cherry, zwłaszcza wersja drugiej generacji, zapewnia niezawodną transmisję sygnału. Wybierz dłuższy wariant, aby uniknąć przerw w sygnale i zakłóceń. Polaryzacja prawoskrętna jest zalecana dla analogowych systemów wideo. Ustaw antenę tak, aby podczas lotu znajdowała się powyżej akumulatora, co zapewni optymalną siłę sygnału.

Odbiornik

Odbiornik ELRS oferuje platformę open-source z niższym kosztem i opcjami dostosowywania. Częstotliwość 915 MHz jest lepsza do lotów na duże odległości w porównaniu do standardowego 2,4 GHz, pod warunkiem, że Twoja aparatura obsługuje tę częstotliwość i protokół.

Montaż ramy

Zacznij od rozpakowania wszystkich elementów ramy. Największym elementem jest dolna płyta. Znajdź dwie mniejsze sekcje przednią i tylną oraz najmniejsze śruby. Włóż śruby w najmniejsze otwory i zabezpiecz je długimi słupkami dystansowymi, upewniając się, że łby śrub są zlicowane z wgłębieniami.

Przymocuj dwa ramiona za pomocą krótkich słupków dystansowych i elementu osłonowego. Włóż długie śruby od dołu, a następnie umieść ramiona i osłonę na górze. Najpierw zabezpiecz słupkami dystansowymi, a następnie dokręć śruby w nakrętkach. Powtórz to samo po drugiej stronie. Na koniec włóż najdłuższe śruby w środkowe otwory (niektóre ramy mogą nie mieć tutaj gwintów, co jest normalne).

Odłóż pozostałe części ramy do późniejszego wykorzystania. Nie dokręcaj jeszcze całkowicie żadnych śrub; wszystko wyregulujesz po zamontowaniu elektroniki.

Lutowanie ESC

Lutowanie jest najbardziej wymagającą technicznie częścią budowy. Przylutuj przewody zasilające po przekątnej, aby zmaksymalizować miejsce na kondensator i nadajnik wideo. Użyj śrubokręta imbusowego 2 mm, aby w razie potrzeby ustawić przewody bezpośrednio na ramie i uzyskać odpowiedni kąt.

Lutowanie ESC

Na ESC czarny przewód łączy się z padem minusowym, a czerwony z padem plusowym. Najpierw pobiel czarny przewód, a następnie pobiel pad masy. Chroń palce kawałkiem tektury z pudełka po częściach. Ustaw lutownicę na 380°C z dużym grotem, nałóż topnik i przylutuj przewód. Upewnij się, że cyna topi się jednocześnie na padzie i przewodzie. Powtórz to dla styku dodatniego, który wymaga mniej ciepła.

Po przylutowaniu przewodów zasilających przylutuj kondensator. Użyj większego kondensatora o tych samych parametrach co dołączony, przycinając nóżki do długości 10-15 mm. Polaryzacja jest krytyczna: symbol minusa na obudowie kondensatora musi być przylutowany do padu minusowego. Dodaj niewielką ilość cyny, aby utrzymać kondensator na miejscu, a następnie stop wszystko razem, aby uzyskać solidne połączenie.

Oczyść wszystkie pozostałe pady i przemyj płytkę alkoholem izopropylowym. Przed zamontowaniem ESC do ramy podłącz wtyczkę i amortyzatory wibracyjne, a następnie dodaj nakrętki, aby zabezpieczyć całość.

Podłączanie silników

Rozpakuj każdy silnik i przykręć go do ramienia ramy za pomocą śrubokręta imbusowego 2,5 mm. Upewnij się, że śruby nie dotykają uzwojeń silnika, co mogłoby spowodować zwarcie; jeśli tak się stanie, wymień je na krótsze śruby M3. Poprowadź przewody silnika wzdłuż ramienia i zabezpiecz je na środku opaską zaciskową.

Przylutuj trzy przewody silnika do pierwszych trzech padów ESC w dowolnej kolejności. Ułóż przewody jeden nad drugim na zewnątrz ESC, aby uniknąć blokowania wentylacji i umożliwić wymianę silnika bez pełnego demontażu. Przytnij i pobiel każdy przewód, dodaj topnik i przylutuj do padu. Użyj tego samego grota lutowniczego co do ESC, ale zmniejsz temperaturę do 350°C dla silników. Powtórz dla wszystkich silników, a następnie dodaj jeszcze jedną opaskę zaciskową na każde ramię i wyczyść ESC alkoholem izopropylowym.

Instalacja kontrolera lotu

Dodaj amortyzatory wibracyjne do kontrolera lotu, a następnie podłącz go do ESC za pomocą gniazda oznaczonego S1 do S4. Dodaj nakrętki, ale nie dokręcaj ich zbyt mocno; niewielka szczelina między FC a ESC redukuje wibracje i poprawia osiągi w locie. Strzałka na FC musi wskazywać przód drona (strona przeciwna do kondensatora).

Zamontuj wydrukowane w 3D mocowania anten, jeśli chcesz (wiele projektów jest dostępnych za darmo w Internecie). Mark 4 posiada otwór na antenę wideo; antenę odbiornika można przymocować opaską zaciskową do ramienia.

Podłączanie nadajnika wideo

Usuń naklejkę z VTX i podłącz wtyczkę. Zobaczysz pin wyjściowy 5V i pin GND przeznaczone do zasilania kamery; ponieważ podłączysz kamerę bezpośrednio do kontrolera lotu, usuń te przewody, odcinając je lub ostrożnie wyciągając ze złącza.

Ułóż pozostałe przewody starannie. Zastosuj taśmę dwustronną, aby stworzyć niewielką szczelinę między VTX a ramą węglową, redukując zakłócenia elektryczne. Taśma zabezpiecza również VTX na miejscu. Podłącz pigtail z pudełka VTX do wydrukowanego w 3D mocowania bez ostrych zagięć, a następnie podłącz go do VTX (powinieneś usłyszeć kliknięcie). Umieść VTX na miejscu i zabezpiecz opaską zaciskową.

VTX ma cztery przewody: czarny (masa), czerwony (DC IN, minimum 9 woltów), żółty (sygnał wideo, łączy się z padem VTX na FC) oraz pin danych (łączy się z dowolnym UART, np. TX4). Użyj mniejszego grota lutowniczego i zmniejsz temperaturę do 300°C. Przytnij przewody na odpowiednią długość, pobiel je i przylutuj na miejsce.

Podłączanie odbiornika

Ostrożnie rozpakuj odbiornik i usuń antenę, jeśli jest wstępnie podłączona. Odbiornik ma cztery piny. Używaj konsekwentnie czarnego dla masy i czerwonego dla 5V. W przypadku przewodów sygnałowych użyj białego dla RX i żółtego dla TX (lub preferowanego schematu kolorów, ale pamiętaj o wyprowadzeniach). Pobiel pady odbiornika, przylutuj wszystkie przewody i wyczyść alkoholem izopropylowym.

Uporządkuj i zabezpiecz przewody, a następnie podłącz ponownie antenę. Przykryj odbiornik przezroczystą rurką termokurczliwą, aby w razie potrzeby widzieć diodę stanu. Zamontuj antenę do drona za pomocą wydrukowanego w 3D mocowania lub przymocowując ją do ramienia, upewniając się, że nie jest zgięta i śmigła jej nie uderzą.

Lutowanie do kontrolera lotu

Podłącz przewody odbiornika do kontrolera lotu: czarny do GND, czerwony do 4,5V, biały (RX z odbiornika) do TX na FC, a żółty (TX z odbiornika) do RX na FC.

Podłącz wtyczkę kamery i użyj śrubokręta imbusowego 1,5 mm, aby przymocować mocowanie kamery do ramy. Upewnij się, że złącze jest skierowane do góry (prawidłowa orientacja); jeśli będzie do góry nogami, obraz będzie odwrócony. Na razie zostaw śruby lekko poluzowane. Przytnij przewody kamery na odpowiednią długość i przylutuj: czarny do GND, czerwony do 5V, a żółty (sygnał) do padu CAM. Dokładnie wyczyść kontroler lotu alkoholem izopropylowym, aby usunąć pozostałości topnika.

Końcowe sprawdzenie montażu

Przed zamknięciem górnej pokrywy wykonaj kilka sprawdzeń elektrycznych. Najpierw przykręć antenę wideo; zasilanie VTX bez anteny może go uszkodzić.

Przeprowadź test ciągłości za pomocą multimetru między dodatnimi i ujemnymi padami zasilania. Krótki sygnał dźwiękowy (jedna do dwóch sekund) jest normalny, ponieważ multimetr ładuje kondensator. Ciągły sygnał dźwiękowy wskazuje na zwarcie; sprawdź płytkę wizualnie i odłączaj komponenty jeden po drugim, aby wyizolować problem.

Przetestuj silniki, przykładając jedną sondę multimetru do padu masy, a drugą do każdego padu wyjściowego silnika. Nie powinno być ciągłości. Normalne jest, że trzy pady jednej grupy silników wykazują ciągłość między sobą (są wewnętrznie połączone), ale różne grupy silników nie powinny wykazywać ciągłości.

Przed podłączeniem akumulatora zdecydowanie rozważ zakup smoke stopper, małego urządzenia zabezpieczającego, które odcina zasilanie w przypadku zwarcia. Kosztuje tylko kilka dolarów, ale może zapobiec kosztownym uszkodzeniom elektroniki i uniknąć ryzyka pożaru akumulatora LiPo.

Po podłączeniu akumulatora powinieneś usłyszeć dźwięki startowe. Jeśli tak, pomyślnie złożyłeś swojego quada. Załóż górną pokrywę i dokręć wszystkie śruby, aby wyeliminować niepożądane wibracje. Twój dron jest teraz gotowy do wgrania oprogramowania układowego i konfiguracji przed pierwszym lotem.

Podsumowanie

Budowa 7-calowego drona FPV wymaga cierpliwości i dbałości o szczegóły, ale proces jest prosty, gdy postępujesz metodycznie zgodnie z każdym krokiem. Wymienione tutaj komponenty stanowią solidną podstawę do stabilnego latania dalekiego zasięgu. Po zakończeniu montażu kolejnym etapem jest wgranie oprogramowania układowego, konfiguracja kontrolera lotu i przygotowanie do pierwszego lotu.